Вибропривод Советский патент 1982 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в прецизионных устройствах для создания точного вращательного движения.

Известен вибродвигатель, содержащий ротор, составной преобразователь и генератор электрических колебаний 1.

Недостаток известного вибродвигателя состоит в низкой стабильности вращения ротора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вибропривод, содержащий корпус, установленные в нем ротор и сопряженный с- ним составной вибратор, выпол.ненный в виде двух пьезоэлементов с электродамиf скрепленных между собой подвижными концами, и генератор электрических колебаний 2j.

Недостатком известного двигателя является также низкая стабильность вращения ротора. Стабильность .вращения можно было бы повысить за счет введения цепи обратной связи по скорости вращения управляющей напряжением пьезоэлементов. Но для этого следует применять датчик скорости высокой чувствительности.

Единственным типом такого датчика являются растрЪвые оптические датчики высокой дискретности, т.е. с малым угловым шагом деления (порядка 1), так как остальные типы датчиков скоростей (индукционные, тахогенераторы и.др.) не применимы, особенно при малых и сверхмалых угловых скоростях. Но применение

10 растровых датчиков не всегда возможно . Они имеют сложную систему обработки выходного сигнала, вносят в привод большой момент инерции, что понижает его быстродействие, не

15 применимы при повышенных уровнях вибрации и линейных перегрузок.

Целью изобретения является повышение стабильности вращения ротора.

Поставленная цель достигается

20 тем, что вибропривод, содержащий корпус и установленные в нем ротор и сопряженный с ним,.составной вибратор, выполненный в виде двух пьезоэлементов с электродами, скрепленных между собой подви)хными концами, и генератор электрических колебаний, дополнительно содержит два модулятора, синхронный детектор и источник постоянного высоковольт30ного напряжения, электроды пьезоэлементов разделены на основные и дополнительные, причем основной электрод одного из пьезоэлементов подключен к источнику постоянного высоковольтного напряжения через один из модуляторов, к управляющему входу которого подключен дополнительный электрод того же пьезоэлемента, основной электрод второго пьезоэлемента подключен к генератору электрических колебаний через второй модулятор, к управляющему входу которого через синхронный детектор подключен дополнительный электрод второго пьезоэлемента. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого вибропривода ... Вибропривод состоит из ротора 1 и составного пьезоэлектрического ви ратора 2, состоящего из двух плеч 3 и 4. На каждом плече 3 и 4 вибра тора 2 выполнены основные 5 и б и и мерительные 7 и 8 электроды. Основной электрод 5 плеча 3 вибратора 2 подключен .к источнику высоковольтно . го напряжения 9 через модулятор 10, к входу которого присоединен измери тельный электрод плеча 3. Основной электрод б плеча 4. вибратора 2 подключен- к генератору 11 через модуля тор 12,-к входу котррого подключен синхронный детектор 13. К входу детектора 13 подсоединен измерительны электрод 8 плеча 4 вибратора 2, Вибропривод работает следующим образом., Используя возможность возбуждать в вибраторе как колебания большой частоты,.так и статические деформа- ции, в предложенном виброприводе ос ществляется раздельная компенсация неровномерности скорости вращения от отклонений контура ротора от идеальной окружности и от флуктуации . коэффициента мгновенного трения при ударе В; зоне контакта вибратора , 2 и ротора 1. В предлагаемом виброприводе с геометрическим суммированием колебаний возбуждают высокочас тотные колебания одного плеча, например 4 вибратора 2, который опред ляет направление вращения ротора 1. При неподвижном защемлении несвязанных концов вибратор 2 с пред.; варительным натягом, обеспечивающим . опт1 мальное значение угловой скорос ти, в вибраторе 2 из-за отклонений контура ротора, от идеальной окружности и биения его опор возникают медленно меняющиеся механические на пряжения, приводящие к появлению зарядов на измерительном электроде плеча 3 вибратора 2. Заряды поступа ют на вход модулятора 10, котррый , управляет величиной высоковольтного напряжения, поступающего на основны электроды 5 плеча 3 вибратора 2 от источника высоковольтного напряжения 9. На измерительном электроде 7 возникает, кроме медленно меняющегося напряжения, характеризующего биения ротора, еще и составляющая напряжения высокой (т.е. рабочей частоты). Однако эти две частоты отличаются на три-четыре порядка и высокочастотная составляющая фильтру ется в модуляторе . Таким образом, величина упругого натяга в зоне контакта остается постоянна, и тем самым исключается влияние отклонений контура ротора и биения его опор на равномерность скорости вращения ротора. На электроде 8 плеча 4 вибратора 2 возникают заряды, пропорциональные только силам, действующим пр его осевой линии (изгибные колебания электрод 8, покрывающим в.сю ширину рлеча, не измеряются). Так как в плече 4 возбуждаются колебания в виде стоячей волны, то на электроде 8 возникают заряды, пропорциональные механическим напряжениям в зоне под электродом, т.е.-частота их равна рабочей частоте вибропривода, а амплитуда зависит от места расположения электрода и его геометрических размеров. С частотой, равной рабочей частоте, в зоне контакта вибратора и ротора происходят косые соударения, импульсы которых действуют как на ротор, так и на вибратор 2. Проекция этих импульсов высокой частоты на ось плеча 4 приврдит к появлению на электроде 8 зарядов, пропорциональных -силам ударных импульсов, действующих в зоне контакта. Форма этих импульсов несинусоидальная и выделяется синхронным детектрром 13. К основному электроду б пЛеча 4 вибратора 2 поступает напряжение, модулированное сигналом, эквивалентным изменению коэффициента трения при ударе. Таким образом, положительный эффект изобретения определяется тем, что контактная зона вибропривода характеризуется двумя независящими друг рт друга диагностическими ;сигнгшами, которые используются для раздельной компенсации двух главных источников возмущения. Это дает возможность осуществить более точную компенсацию влияния Обоих источников возмущения, т.е. достичь высокой равномерности вращения, использовать отдельные сигналы, характеризующие источники возмущения, в системе управления двига(телем,.- кртррая .например ,имеет резервирующие устройства, подключающиеся в работу при недопустимо большом изменении (износе) геометрии зоны контакта, или чрезмерном изменении фрикционных свойств контактного сопряжения. Это важно для построения ответственных приводов, рабо.таю1цих в экстремальнь1х условиях и играет определенную роль при исследовании виброприводов, т.е.-для выявления степени влияния различных источников возмущения на равномерность скорости.

Формула изобретения

Вибропривод, содержащий корпус, установленные в нем ротор и сопряженный с ним составной вибратор, . выполненный в виде двух пьезоэлёментов с электродами, скрепленных между собой подвижными концами, и генератор электрических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности вращения ротора, он дополнительно содержит два модулятора, синхронный детектор и источник постоянного высоко1вольтного напряжения, электроды пьезоэлементов разделены на основные и дополнительные, причем основной электрод одного из пьезоэлементов подключен к источнику постоянного высоковольтного напряжения через один из модуляторов, к управляющему входу которого подключен дополнительный электрод того же пьезоэлемента, основной второго пьезоэлемента подключен к генератору электрических колебаний через второй модулятор, к управляющему входу которого через синхронный детектор подключен дополнительный электрод второго пьезоэлемента.

; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 20 W480875, кл. F 16 F 17/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР №681479, кл. Н 01 L 41/08,

Н 02 N 11/OfC, 197б (прототип).